数字化PGC光纤水听器的120dB超宽动态范围研究

本文主要探讨了数字化PGC解调技术在光纤水听器中的应用及其动态范围优化。PGC（Phase-Generated Carrier）是一种光纤传感技术，通过在光纤中传输的光信号中引入相位调制，实现对水声信号的检测和处理。该技术具有抗电磁干扰、小型化和长距离传输的优势，因此在海洋探测领域展现出广阔的应用前景。 文章首先介绍了数字化PGC解调光纤水听器的基本原理。这种技术利用光学干涉原理，通过将高频参考信号与低频水声信号相乘，产生一个与水声信号频率成正比的相位变化，再通过数字信号处理技术进行解调，从而提取出水声信号。通过对系统理论上的分析，作者着重探讨了影响动态范围的关键因素，如系统噪声性能、信号处理算法的精度以及解调器的动态范围限制。 为了验证理论分析，作者构建了一套全光纤水听器系统，通过实验测试了其自噪声谱级，这是衡量系统性能的重要指标，反映了在没有外部信号输入时系统的噪声水平。通过这种方式，他们得以确定系统的最大可测信号，即在不淹没于噪声背景下的信号极限。 实验结果显示，当工作带宽设定在63至1600Hz的范围内，数字化PGC解调的光纤水听器实现了非常高的动态范围，具体数值在108至120分贝之间。这个结果表明，这种光纤水听器在高信噪比和宽频率范围内具有优异的性能，对于海洋环境中的精密测量和信号检测具有重要意义。 这篇文章不仅深入解析了数字化PGC解调技术在光纤水听器中的应用，还展示了如何通过理论分析和实际测试来提高光纤水听器的动态范围，这对于提升光纤传感技术在海洋探测领域的应用能力具有重要的指导价值。未来的研究可能进一步优化解调算法，提高系统效率，以便在更复杂和极端的海洋环境中实现更为精确的水声信号捕获。